課程內(nèi)容

《化學(xué)平衡常數(shù)》
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1、化學(xué)平衡常數(shù)的概念
2、運(yùn)用化學(xué)平衡常數(shù)對化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度判斷
3、運(yùn)用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行計(jì)算
根據(jù)表中的數(shù)據(jù)計(jì)算出平衡時(shí)的值，并分析其中的規(guī)律。
通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出：
（1）溫度不變（保持457.6℃）時(shí)，為常數(shù)，用K表示，K=48.74；
（2）常數(shù)K與反應(yīng)的起始濃度大小無關(guān)；
（3）常數(shù)K與正向建立還是逆向建立平衡無關(guān)即平衡建立的過程無關(guān)。
化學(xué)平衡常數(shù)
1、定義：在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)。這個(gè)常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)（簡稱平衡常數(shù)）。
2、表達(dá)式：
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)

3、平衡常數(shù)的單位
   ∵濃度的單位為mol·L^-1
   ∴K的單位為(mol·L^-1)^△n
當(dāng)濃度的單位為mol·L^-1，稱標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，平衡常數(shù)一般不寫單位。
4、化學(xué)平衡常數(shù)的意義：
   定量的衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度
（1）K值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率也越大。
（2）一般當(dāng)K＞10⁵時(shí)，該反應(yīng)基本進(jìn)行完全；
        當(dāng)K＜10^-5時(shí)，認(rèn)為該反應(yīng)未發(fā)生。
5、使用平衡常數(shù)應(yīng)注意的幾個(gè)問題
（1）化學(xué)平衡常數(shù)的大小只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物的濃度無關(guān)。
（2）在平衡常數(shù)表達(dá)式中，純液體（如水）的濃度、固體物質(zhì)的濃度不寫。
（3）化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的書寫有關(guān)。
（4）同一化學(xué)反應(yīng)，正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)。
6、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用
（1）判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡及反應(yīng)方向
對于可逆反應(yīng)，在一定溫度的任意時(shí)刻，反應(yīng)物的濃度和生成物的濃度有如下關(guān)系：
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
    叫該反應(yīng)的濃度熵。
①Q(mào)_c＜K，反應(yīng)向正方向進(jìn)行
②Q_c＝K，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)
③Q_c＞K，反應(yīng)向逆方向進(jìn)行
例題：高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)如下：
    FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO₂(g)；△H＞O，其平衡常數(shù)可表達(dá)為：K=c(CO₂)/c(CO)，已知1100℃，K=0.263。1100℃時(shí)，測得高爐中c(CO₂)=0.025mol/L，c(CO)=0.1mol/L，在這種情況下該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)____（填“是”或“否”），此時(shí)化學(xué)反應(yīng)向____方向進(jìn)行，其原因是________。
（2）利用K可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)
根據(jù)某反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度變化的情況，可判斷該反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)。
①若升高溫度，K值增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。
②若升高溫度，K值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。
7、有關(guān)化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算
平衡轉(zhuǎn)化率：
對于可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
反應(yīng)物A的平衡轉(zhuǎn)化率（該條件最大轉(zhuǎn)化率）可表示：
  α（A）%=（A的初始濃度-A的平衡濃度）/A的初始濃度×100%
  α（A）%=（A初始的物質(zhì)的量-A的平衡物質(zhì)的量）/A初始的物質(zhì)的量×100%
例1：在某溫度下，將H₂(g)和I₂(g)各O.1mol混合物充入10L的密閉容器中，充分反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，測得c(H₂)=0.0080mol/L，求：
（1）反應(yīng)的平衡常數(shù)。
（2）其它條件不變，充入的H₂(g)和I₂(g)各0.2mol，求達(dá)平衡時(shí)各物質(zhì)的平衡濃度。
例2：反應(yīng)N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)在一定條件下進(jìn)行。設(shè)投入的N₂為1mol，H2為3mol，在一體積恒定，溫度恒定的容器中反應(yīng)，測得平衡時(shí)的壓強(qiáng)是原來的90%，求轉(zhuǎn)化率α₁。然后再充入1molN₂和3molH₂，溫度不變，計(jì)算新平衡的轉(zhuǎn)化率α₂。
例3：已如CO(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+H₂(g) 800℃ K=1.0；求恒溫恒容體系中，用c(CO):c(H₂O)=1:1或1:4開始，達(dá)到平衡時(shí)CO和H₂O(g)的轉(zhuǎn)化率。
課堂小結(jié)：
（1）平衡是有條件的、動態(tài)的。
（2）K不隨起始濃度大小而變化。
（3）K與溫度有關(guān)。
（4）K與方程式寫法有關(guān)。
（5）K值大小標(biāo)志反應(yīng)能達(dá)到的最大限度，K值越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，反應(yīng)越完全。
（6）K值可用于判別反應(yīng)進(jìn)行的方向和判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)。